La transformación revolucionaria y las soluciones en la electrificación automotriz

En los últimos años, la industria automotriz ha experimentado una transformación revolucionaria debido al rápido desarrollo de la electrificación de vehículos. Con los avances en la tecnología y una creciente conciencia ambiental, existe un enfoque cada vez mayor por parte de los fabricantes de automóviles y los consumidores en investigar, desarrollar e implementar vehículos eléctricos (EVs) y tecnologías de electrificación. Este cambio no solo presenta desafíos para los vehículos tradicionales con motores de combustión interna, sino que también representa un nuevo panorama competitivo en el sector automotriz. En este contexto, comprender las tendencias en el desarrollo de la electrificación de vehículos se ha convertido en un tema crucial e inevitable. Este artículo tiene como objetivo explorar los requisitos de aplicación de la electrificación de vehículos y discutir las soluciones relacionadas que ofrece Murata en este campo en evolución.

La electrificación de los automóviles está impulsando el crecimiento de la demanda de componentes electrónicos

A medida que los vehículos se vuelven más electrificados, se espera un aumento significativo en la demanda de componentes electrónicos. La innovación tecnológica, especialmente en la tecnología de baterías, ha llevado a mejoras importantes en el rango y la velocidad de carga de los vehículos eléctricos. Los vehículos también se están volviendo más inteligentes y conectados, incorporando tecnologías como la comunicación vehículo-todo (V2X) y la conducción autónoma para mejorar la seguridad al conducir y la experiencia del usuario.

La demanda del mercado también está en aumento debido a la creciente conciencia ambiental y los esfuerzos de conservación de energía. Los consumidores están optando cada vez más por vehículos eléctricos y ecológicos, impulsando así la aplicación y la penetración en el mercado de las tecnologías de electrificación. Además, varios países han implementado políticas de apoyo gubernamental y medidas de subsidios para incentivar el desarrollo de vehículos eléctricos, impulsando aún más el crecimiento de la industria de electrificación automotriz.

Murata prevé un aumento en la demanda de componentes automotrices de alto rendimiento, lo que impulsa un desarrollo continuo de productos con un enfoque en una mayor confiabilidad. Al garantizar el funcionamiento normal a altas temperaturas y fortalecer las características de seguridad, Murata contribuye al funcionamiento estable de los sistemas de electrónica de potencia bajo cargas pesadas.

La dedicación de Murata radica en diseñar y fabricar componentes que permiten a los ingenieros impulsar la próxima ola de aplicaciones de transporte. La continua necesidad de productos electrónicos innovadores respalda las tecnologías móviles emergentes, como los vehículos eléctricos (EVs), los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), los sistemas de infoentretenimiento y la Movilidad como Servicio (MaaS).

La gama de productos para aplicaciones automotrices es diversa, abarcando inversores, BMS (Sistemas de Gestión de Baterías), OBC (Cargadores Integrados), convertidores DC-DC, ECUs de motor para la electrificación de vehículos, así como TCU (Unidad de Control Telemático) e IVI (Infoentretenimiento en el Vehículo) para la conectividad del vehículo. Además, productos para AD/ADAS (Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor) automotrices, como ADAS, APA (Asistencia de Estacionamiento Automático), LiDAR, radar y cámaras de detección, así como iluminación automotriz, EPS (Dirección Asistida Eléctrica), PKE (Entrada Sin Llave Pasiva)/TPMS (Sistemas de Monitoreo de Presión de Neumáticos), gateways/LAN dentro del vehículo, y otros productos para la carrocería/chasis/seguridad del vehículo.

Murata proporciona una gama completa de soluciones específicamente diseñadas para aplicaciones de electrificación automotriz. A continuación, presentaré algunas características funcionales clave de los productos relevantes ofrecidos por Murata.

Condensadores de película de alta temperatura y termistores NTC cumplen con los requisitos automotrices

En primer lugar, Murata ha introducido condensadores de película de alta temperatura, que son condensadores que utilizan una película de polímero plástico como material dieléctrico. Ofrecen buenas características de frecuencia y temperatura, sin sesgo de corriente continua y alta resistencia de aislamiento. En los últimos años, el tipo comúnmente utilizado es el condensador de película metalizada, donde los electrodos internos se depositan por vaporización sobre la película.

Los capacitores de película se pueden clasificar según la estructura y el tipo de material dieléctrico. La estructura de los capacitores de película generalmente se divide en dos tipos: "enrollados" y "estratificados." El tipo enrollado implica enrollar y estampar películas de polímero, que luego se insertan en un envase. El tipo estratificado implica apilar múltiples capas de películas de polímero, que luego se insertan en un envase. Actualmente, el tipo enrollado se utiliza con más frecuencia debido a la facilidad de fabricación.

Los condensadores de película utilizan diversos materiales poliméricos como PP, PET, PEN y PPS como materiales dieléctricos. Las características de los condensadores de película varían significativamente según el tipo de material dieléctrico utilizado, y sus aplicaciones también son diferentes. Por ejemplo, los condensadores de película PP tienen buenas propiedades de auto-reparación y alta fiabilidad, lo que los hace ampliamente utilizados en aplicaciones de equipos automotrices e industriales.

Actualmente, la temperatura de funcionamiento de los capacitores de película PP comúnmente utilizados en aplicaciones automotrices e industriales generalmente puede garantizar el funcionamiento hasta 105°C. Además, la serie FH de Murata utiliza una película resistente a altas temperaturas con una constante dieléctrica alta, lo que permite un funcionamiento continuo a 125°C. Estos capacitores también cuentan con capacidades de autorreparación en entornos de alta temperatura, lo que permite la miniaturización en comparación con los anteriores capacitores de película PP. Las aplicaciones objetivo de la serie FH incluyen capacitores de suavizado para vehículos híbridos y eléctricos que requieren resistencia a altas temperaturas y confiabilidad, así como equipos industriales.

Por otro lado, los termistores NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) son resistencias sensibles a la temperatura, llamadas así por su característica de disminuir la resistencia al aumentar la temperatura. Son comúnmente utilizados como sensores de temperatura en diversas aplicaciones, como indicadores de temperatura en aires acondicionados, dispositivos de control de temperatura en teléfonos inteligentes, hervidores y planchas, así como dispositivos de control de corriente en equipos de potencia. Con el aumento de la electrificación de los vehículos, los termistores NTC son cada vez más utilizados en productos automotrices.

Murata comenzó la producción en masa de termistores NTC alrededor de 1984 y actualmente ofrece una gama que consiste principalmente en productos basados en chips. Los termistores NTC de la serie NCU de Murata son sensores de temperatura tipo chip SMD utilizados para la detección de temperatura. Tienen alta confiabilidad y son adecuados para el mercado automotriz con requisitos de alta confiabilidad, ofreciendo funciones de detección y compensación de temperatura en un amplio rango de temperaturas.

Bobinas de choque de modo común para aplicaciones de transmisión de señal y potencia en automoción

En el entorno automotriz, caracterizado por altos niveles de ruido, la filtración efectiva de ruido es crucial. Murata ha introducido inductores de modo común (CMCC) para su aplicación en filtros de supresión EMI (supresión EMC y de ruido). Los inductores de modo común son filtros diseñados para reducir el ruido de modo común que se vuelve problemático en líneas de transmisión diferencial (comúnmente utilizadas en USB/HDMI/MIPI, así como en automotriz CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A2B®), líneas de alimentación y líneas de audio. Los inductores de modo común no afectan la señal (con una alta frecuencia de corte) y son muy adecuados para eliminar el ruido de modo común en el rango de frecuencia de varios MHz a varios cientos de MHz.

Las bobinas de choque de modo común ofrecen dos ventajas: incluso si la frecuencia de la señal y el ruido se superponen, mientras el modo de conducción sea diferente, el ruido puede ser eliminado. Además, incluso con corrientes diferenciales altas, no se produce la saturación del núcleo magnético, lo que podría degradar el rendimiento.

Para aplicaciones automotrices, Murata ofrece varios choques de modo común adecuados para diferentes líneas de señal. Para USB, HDMI, LVDS y otras líneas de señal en sistemas de entretenimiento multimedia, se puede usar el tipo multicapa compacto y de bajo perfil DLM11SN_HZ2, que no tiene impacto en la forma de onda de las líneas de señal diferencial de alta velocidad y proporciona reducción de ruido. El tipo de bobinado DLW21SZ_HQ2 opera en un amplio rango de temperatura (-40 a 105°C) y tiene una frecuencia de auto-resonancia muy alta, lo que permite una frecuencia de corte más alta y excelentes características de transmisión de señal de alta velocidad. El DLW21SZ_XQ2 ofrece alta impedancia de modo común, excelente reducción de ruido, sin impacto en la forma de onda de las líneas de señal diferencial de alta velocidad y proporciona reducción de ruido.

Para aplicaciones de seguridad, el tipo de bobinado DLW21SH_HQ2 opera en un rango de temperatura de -40 a 125°C, con una frecuencia de autorresonancia muy alta, lo que permite una mayor frecuencia de corte y excelentes características de transmisión de señales de alta velocidad. El DLW31SH_SQ2 logra una alta impedancia en la banda de alta frecuencia, una excelente reducción de ruido en una banda de frecuencia amplia y es adecuado para su uso en aplicaciones automotrices dentro del rango de temperatura especificado. Además, Murata ofrece diversas bobinas de choque de modo común para aplicaciones CAN/FlexRay, Ethernet en vehículos y aplicaciones de línea eléctrica.

Unidades de cristal de grado automotriz y inductores de potencia de alta calidad

Murata también ofrece resonadores de cristal de grado automotriz (series XRCGB, series XRCGE) con la tecnología de embalaje única de Murata, proporcionando excelente calidad, capacidades de producción masiva y rentabilidad. Estos resonadores de cristal están diseñados para cumplir con los estándares de comunicación automotriz de próxima generación para Ethernet PHY en el vehículo con especificaciones de productos que pueden satisfacer los requisitos del cliente. Cuentan con opciones de capacidad de carga (Cs) de 6pF, 8pF, 10pF, etc. Además, se han añadido productos con clasificación de +125°C / +150°C a la línea de productos.

Los resonadores de cristal de grado automotriz de Murata cumplen con los requisitos de fiabilidad para uso automotriz (AEC-Q200) y se someten a diversas pruebas, incluyendo 1000 horas de exposición a alta temperatura a +125°C, 1000 ciclos de temperatura desde -55°C hasta +125°C, 1000 horas de carga de humedad con polarización a +85°C, 85% HR, DC6V, y 1000 horas de carga a alta temperatura a +125°C, DC6V.

Estos resonadores de cristal cuentan con un embalaje compacto y de alta fiabilidad adecuado para la reducción de tamaño de las ECU, con dimensiones de 2.0×1.6mm. En comparación con el tamaño de 3.2×2.5mm, logran una notable reducción del 60% en tamaño. Utilizan la tecnología CERALOCK para un embalaje de alta fiabilidad, ofreciendo excelentes propiedades de resistencia mecánica y climática, como la resistencia a los golpes.

La tecnología de detección de partículas propietaria de Murata identifica con precisión productos defectuosos con partículas que pueden provocar el deterioro de las características del resonador de cristal durante la producción. El diseño de la forma es adecuado para AOI (Inspección Óptica Automática) y cuenta con electrodos de esquina de tamaño reducido que mejoran la visibilidad de las soldaduras tipo fillet.

Murata también ofrece inductores de potencia compatibles con ISO16750-3 (prueba de vibración para motores), recomendados para sistemas de propulsión automotriz y dispositivos de seguridad, incluyendo MDH10060C-100MB# y MDH10060C-101MB#. Estos inductores de potencia tienen dimensiones de 10.1±0.3mm (longitud), 10.0±0.3mm (anchura) y 6.0±0.3mm (altura), soportando una inductancia de 10μH±20% a una frecuencia de medición de 0.1MHz, con un rango de temperatura de operación (incluido el aumento de temperatura propio) de -55°C a 150°C. Cuentan con núcleos magnéticos de ferrita blindados.

Para el MDH10060C-100MB#, la corriente nominal para el cambio de inductancia (Isat) es de 4,8A (máximo) / 6A (típico), y la corriente nominal para el aumento de temperatura (Itemp) es de 3,4A (máximo) / 5,2A (típico), con una resistencia DC máxima de 0,0247Ω y una resistencia DC de 0,019Ω±30%.

Para MDH10060C-101MB#, la corriente nominal para el cambio de inductancia (Isat) es 1,5A (máximo) / 1,9A (típico), y la corriente nominal para el aumento de temperatura (Itemp) es 1,2A (máximo) / 1,8A (típico), con una resistencia DC máxima de 0,208Ω y una resistencia DC de 0,160Ω±30%.

Conclusión

La tendencia de la electrificación automotriz está destinada a seguir evolucionando en varios frentes, incluidos la innovación tecnológica, la demanda del mercado y el apoyo político. Esta evolución presenta tanto oportunidades como desafíos para el futuro de la industria automotriz. En respuesta a este cambio hacia la electrificación automotriz, Murata ha introducido una gama de soluciones destinadas a acelerar la velocidad de desarrollo y mejorar la flexibilidad de diseño de los productos relacionados con la automoción. Con un portafolio diverso de productos, las soluciones de Murata juegan un papel significativo en satisfacer las necesidades dinámicas del sector automotriz.

Debido a las limitaciones de espacio, este artículo cubre solo una selección de productos relacionados ofrecidos por Murata. Para obtener más información sobre las soluciones de productos relacionados con la automoción de Murata, por favor comuníquese con Murata o Arrow para obtener más detalles y asistencia.